لحیم کاری برق: راهنمای کامل انواع، کاربردها و بهترین روش‌ها

دستگاه‌های الکترونیکی که هر روز از آنها استفاده می‌کنیم - چه گوشی‌های هوشمندی که با خود حمل می‌کنیم و چه کامپیوترهای ضروری محل کار - همگی به یک ماده بسیار مهم متکی هستند: لحیم الکتریکی. بدون این ماده، مدار به سادگی نمی‌تواند به طور عادی کار کند. دلیل آن ساده است: لحیم الکترونیکی در دماهای بالا ذوب می‌شود و قطعات الکترونیکی را روی برد مدار محکم می‌کند و در عین حال جریان روان را تضمین می‌کند و در نتیجه اتصالات الکتریکی و مکانیکی پایدار و قابل اعتمادی را تشکیل می‌دهد.

در این راهنمای جامع، ما از چندین منظر به لحیم کاری الکتریکی خواهیم پرداخت. ما در مورد تعریف اولیه، انواع رایج و روش‌های مختلف کاربرد آن در مونتاژ PCB خواهیم آموخت. در عین حال، می‌توانیم به تدریج تکنیک‌های رایج لحیم کاری را نیز یاد بگیریم و توضیح دهیم که چرا تفاوت اساسی بین لحیم کاری الکتریکی و لحیم کاری لوله کشی مورد استفاده در تعمیر لوله وجود دارد.

لحیم کاری برق را بشناسید

لحیم الکتریکی یک ماده آلیاژی است که هنگام گرم شدن ذوب می‌شود و اغلب برای تعمیر و اتصال قطعات الکترونیکی به بردهای مدار استفاده می‌شود. هنگامی که آن را با هویه الکتریکی گرم می‌کنید، لحیم الکتریکی به سرعت ذوب شده و به پدها یا پایه‌های قطعات روی برد مدار جریان می‌یابد. پس از خنک شدن، به یک اتصال لحیم محکم تبدیل می‌شود که نه تنها می‌تواند پشتیبانی مکانیکی پایداری را فراهم کند، بلکه جریان روان جریان را نیز تضمین می‌کند و یک مسیر الکتریکی قابل اعتماد را تشکیل می‌دهد.

لحیم الکترونیکی چندین ویژگی مهم دارد:

•  نقطه ذوب نسبتاً پایینی دارد (بسیار پایین‌تر از فلزاتی مانند مس یا برنج)، بنابراین یک هویه معمولی برای تکمیل لحیم‌کاری کافی است.

•  می‌تواند اتصالی ایجاد کند که هم محکم باشد و هم رسانایی الکتریکی خوبی بین سطوح فلزی داشته باشد.

•  معمولاً همراه با شار استفاده می‌شود که به پخش بهتر لحیم روی پدها کمک می‌کند و در عین حال اکسیداسیون هوا را کاهش می‌دهد و از شکننده شدن یا سیاه شدن اتصالات لحیم جلوگیری می‌کند.

انواع لحیم کاری برق

۱. لحیم سرب‌دار

لحیم‌کاری الکتریکی سنتی معمولاً بر پایه سرب است و نسبت‌های رایج آن ۶۰/۴۰ (۶۰٪ قلع، ۴۰٪ سرب) یا ۶۳/۳۷ (آلیاژهای یوتکتیک) است. نقطه ذوب آن نسبتاً پایین است، تقریباً بین ۱۸۳ درجه سانتیگراد و ۱۹۰ درجه سانتیگراد، که کار با آن را بسیار آسان می‌کند و سطح اتصالات لحیم نیز روشن و صاف است. با این حال، خمیر لحیم بر پایه سرب برای سلامت انسان و محیط زیست مضر است و استانداردهای حفاظت از محیط زیست RoHS را برآورده نمی‌کند.

۲. لحیم بدون سرب

با اجرای مقررات زیست‌محیطی مانند RoHS، لحیم بدون سرب به استانداردی در تولید حرفه‌ای تبدیل شده است. رایج‌ترین آلیاژ SAC305 (آلیاژ قلع-نقره-مس) است. این نوع لحیم سازگارتر با محیط زیست است، با استاندارد RoHS مطابقت دارد و اتصالات لحیم‌کاری بادوام و با قابلیت اطمینان بالا را فراهم می‌کند. با این حال، نقطه ذوب آن نسبتاً بالا، تقریباً 217 درجه سانتیگراد است و الزامات سختگیرانه‌تری برای کنترل دما دارد.

۳. لحیم هسته رزینی

ویژگی لحیم کاری با هسته رزینی برای قطعات الکترونیکی این است که سیم لحیم، شار مخصوص به خود را دارد، بنابراین به شار اضافی نیاز نیست. این طراحی، لحیم کاری را راحت تر می کند، اتصالات لحیم را تمیزتر و کمتر در معرض اکسیداسیون قرار می دهد و آن را برای کارهای تعمیر و نگهداری روزانه بسیار مناسب می کند. با این حال، در طول فرآیند لحیم کاری دود تولید می شود. توصیه می شود که از آن همراه با تجهیزات اگزوز استفاده شود.

۴. لحیم نقره‌دار

افزودن نقره به آلیاژهای لحیم می‌تواند استحکام و رسانایی الکتریکی اتصالات لحیم را افزایش دهد. فرمول‌های رایج شامل Sn-Ag یا Sn-Ag-Cu است. مزایای لحیم حاوی نقره، اتصالات لحیم محکم و رسانایی الکتریکی خوب آن است که آن را در مدارهای با کارایی بالا قابل اعتماد می‌کند. با این حال، این نوع لحیم نسبتاً گران است و نقطه ذوب بالاتری نسبت به لحیم معمولی دارد، عموماً حدود ۲۲۱ درجه سانتیگراد.

اشکال لحیم کاری برق

در مونتاژ قطعات الکترونیکی واقعی، اغلب اشکال مختلف لحیم کاری الکترونیکی را مشاهده می‌کنیم:

سیم لحیم کاری

سیم لحیم برای لوازم الکترونیکی رایج‌ترین نوع سیم لحیم است که معمولاً روی یک قرقره پیچیده می‌شود و ممکن است دارای هسته شار یا بدون آن باشد. وقتی گرم می‌شود، به سرعت ذوب می‌شود و ناحیه‌ای را که باید لحیم شود پر می‌کند. سیم لحیم الکتریکی به ویژه برای لحیم کاری سوراخ‌دار، تعمیرات الکترونیکی و پروژه‌های کوچک DIY مناسب است.

چسباندن سرب

خمیر لحیم عمدتاً در فناوری نصب سطحی (SMT) استفاده می‌شود. این خمیر با مخلوط کردن پودر آلیاژ لحیم پودری و شار ساخته می‌شود. معمولاً خمیر لحیم از طریق یک شابلون روی پدهای لحیم اعمال می‌شود، سپس قطعات روی آنها قرار می‌گیرند و در نهایت در یک کوره بازتابی گرم می‌شوند تا لحیم ذوب شده و قطعات ثابت شوند.

میله‌های لحیم

میله‌های لحیم، میله‌های جامدی از آلیاژ لحیم هستند که اغلب در دستگاه‌های لحیم‌کاری موجی یا غوطه‌وری استفاده می‌شوند. این نوع لحیم معمولاً در بین علاقه‌مندان به صورت انفرادی استفاده نمی‌شود، اما در تولید انبوه ضروری است.

درباره PCBasic

زمان در پروژه‌های شما حکم پول را دارد – و PCBasic آن را دریافت می کند. PCاساسی هست یک شرکت مونتاژ PCB که هر بار نتایج سریع و بی‌نقصی ارائه می‌دهد. خدمات جامع ما خدمات مونتاژ PCB شامل پشتیبانی مهندسی متخصص در هر مرحله، تضمین کیفیت برتر در هر تخته. به عنوان یک پیشرو سازنده مونتاژ PCB, ما یک راهکار جامع ارائه می‌دهیم که زنجیره تأمین شما را ساده می‌کند. با تیم پیشرفته ما همکاری کنید کارخانه نمونه اولیه PCB برای تحویل سریع و نتایج عالی که می‌توانید به آنها اعتماد کنید.

لحیم کاری برق در مونتاژ PCB

تکنولوژی Surface Mount

در تولید الکترونیکی مدرن، SMT رایج‌ترین روش مونتاژ است. این روش برای اتصال قطعات مختلف نصب سطحی به پدهای PCB به خمیر لحیم متکی است. خمیر لحیم خود ترکیبی از پودر لحیم الکترونیکی و فلاکس است که می‌تواند الکتریسیته را هدایت کند و به فرآیند لحیم‌کاری کمک کند. پس از قرارگیری صحیح قطعات، برد مدار وارد کوره reflow می‌شود و به تدریج تحت منحنی دمای تنظیم شده گرم می‌شود، لحیم الکترونیکی را ذوب می‌کند و پس از خنک شدن، اتصالات لحیم پایدار تشکیل می‌دهد. به این ترتیب، برد مدار می‌تواند همزمان ده‌ها هزار اتصال لحیم را در یک چرخه تکمیل کند که بسیار کارآمد است.

فناوری از طریق سوراخ

برای برخی از دستگاه‌هایی که به استحکام مکانیکی بیشتری نیاز دارند، مانند سوکت‌های جریان بالا، خازن‌های الکترولیتی یا ترانسفورماتورها، تولیدکنندگان معمولاً از فناوری سوراخ‌کاری کامل استفاده می‌کنند. THT معمولاً از میله‌های لحیم الکتریکی در فرآیند لحیم‌کاری موجی استفاده می‌کند. پس از ذوب شدن در مقادیر زیاد، یک موج لحیم تشکیل می‌شود. هنگامی که برد مدار از موج لحیم عبور می‌کند، پین‌های قرار داده شده در سوراخ‌ها کاملاً لحیم می‌شوند.

در مقایسه با SMT، اتصالات لحیم THT از استحکام مکانیکی بالاتری برخوردار هستند و برای تحمل نیروهای کششی یا فشاری بیشتر مناسب هستند.

لحیم کاری دستی

علاوه بر این، در تولید یا تعمیر و نگهداری در مقیاس کوچک، سیم لحیم الکتریکی و هویه نیز می‌توانند برای لحیم کاری دستی استفاده شوند.

چه SMT با راندمان بالا، THT که معمولاً برای دستگاه‌های جریان بالا استفاده می‌شود، و چه لحیم‌کاری دستی انعطاف‌پذیر، انتخاب بهترین لحیم برای لوازم الکترونیکی بسیار مهم است. انواع و اشکال مختلف لحیم مستقیماً بر کیفیت لحیم‌کاری، قابلیت اطمینان محصول و طول عمر آن تأثیر می‌گذارند. تنها با انتخاب لحیم مناسب بر اساس سناریوهای کاربردی واقعی، عملکرد و دوام برد مدار می‌تواند به سطح ایده‌آل برسد.

چگونه قطعات الکترونیکی را لحیم کنیم؟ (گام به گام)

اگر در لحیم کاری قطعات الکترونیکی مبتدی هستید، می‌توانید اصول اولیه لحیم کاری را گام به گام دنبال کنید. تا زمانی که این مراحل را به خوبی یاد بگیرید و با انواع مختلف لحیم کاری آشنا باشید، به زودی یاد خواهید گرفت که چگونه قطعات الکترونیکی را لحیم کنید.

۵. فضای کاری را آماده کنید

قبل از لحیم کاری، ابتدا محیط کار را آماده کنید. لحیم کاری می تواند دود تولید کند، بنابراین لازم است تهویه مناسب برقرار باشد. ابزارها نیز باید کاملاً آماده باشند: هویه، سیم لحیم برقی، فلاکس، موچین، قیچی و اسفنج تمیز کننده.

۲. نوک هویه را قلع اندود کنید

وقتی هویه تا دمای مناسب گرم شد، با مقدار کمی لحیم الکتریکی، یک لایه نازک لحیم روی سطح نوک هویه بمالید. این مرحله «قلع کاری» یا «قلع مالی» نام دارد که می تواند هدایت گرما را بهبود بخشد و انتقال گرما توسط هویه به محل اتصال لحیم را آسان کند.

۴. مفصل را گرم کنید

نوک هویه را همزمان به پایه‌های قطعات و پدهای PCB بزنید. هر دو قطعه باید همزمان گرم شوند، نه اینکه فقط یک طرف گرم شود. تنها به این ترتیب است که لحیم الکترونیکی می‌تواند به طور یکنواخت جریان یابد و محکم بچسبد.

۴. لحیم کاری الکتریکی را اعمال کنید

پس از اینکه محل اتصال لحیم کاملاً گرم شد، به جای اینکه مستقیماً نوک هویه را لمس کنید، سیم لحیم الکتریکی را به آرامی روی نقطه تماس بین پد و سیم‌ها قرار دهید. به این ترتیب، لحیم به طور طبیعی ذوب شده و به سطح تماس جریان می‌یابد و یک اتصال قوی ایجاد می‌کند.

۵. آن را بردارید و خنک کنید

وقتی لحیم کافی وجود داشت، ابتدا سیم لحیم را بردارید و سپس هویه را به سرعت دور کنید. اتصالات لحیم کاری باید به طور طبیعی خنک شوند. قطعات را تکان ندهید یا هوا ندهید، در غیر این صورت اتصالات لحیم کاری کدر شده یا حتی ترک می‌خورند.

6. مفصل را بازرسی کنید

یک اتصال لحیم الکترونیکی خوب باید روشن، صاف و به شکل مخروطی کوچک باشد. اگر اتصالات لحیم کدر، ناهموار یا ترک خورده باشند، ممکن است لحیم کاری سرد باشد و باید دوباره گرم و با لحیم پر شوند.

لحیم کاری برق در مقابل لحیم کاری لوله کشی

لحیم لوله‌کشی عمدتاً در سیستم‌های لوله‌کشی آب استفاده می‌شود. وظیفه آن جوش دادن و آب‌بندی لوله‌های مسی برای جلوگیری از نشتی است. ترکیبات آن اغلب متفاوت است. برخی حاوی سرب هستند (برای استفاده در آب غیر آشامیدنی)، در حالی که برخی دیگر آلیاژهایی با نقاط ذوب بالاتر هستند. این نوع لحیم، رسانایی الکتریکی را در نظر نمی‌گیرد و هسته شار ندارد. اگر در یک مدار استفاده شود، نه تنها لحیم‌کاری دشوار خواهد بود، بلکه مستعد اتصالات سرد نیز هست و حتی ممکن است به قطعات آسیب برساند.

مقایسه: لحیم کاری برق در مقابل لحیم کاری لوله کشی

نتیجه

از یادگیری اصول اولیه لحیم کاری گرفته تا تسلط بر تکنیک‌های پیشرفته لحیم کاری، درک این نکته که لحیم کاری الکتریکی پایه و اساس مونتاژ الکترونیکی است. انتخاب بهترین لحیم برای لوازم الکترونیکی می‌تواند قابلیت اطمینان، ایمنی و مطابقت با استانداردهای جهانی را تضمین کند.

چه در حال انجام یک پروژه DIY باشید، چه در حال تعمیر تجهیزات یا طراحی PCB، انتخاب سیم لحیم الکتریکی، خمیر لحیم یا میله لحیم مناسب نتایج کاملاً متفاوتی را به همراه خواهد داشت. اکنون که یاد گرفته‌اید چگونه قطعات الکترونیکی را لحیم کنید، قدم بعدی ادامه تمرین است. هرچه بیشتر لحیم کاری کنید، اتصالات لحیم قوی‌تر و زیباتر خواهند بود و در عین حال، از نقش مهمی که لحیم کاری الکترونیکی در فناوری مدرن ایفا می‌کند نیز قدردانی خواهید کرد.